基于RC测量系统的设计方案

　　1.引言

　　在电子仪器、仪表的制造及使用行业，有大量的印刷电路板需要调试、测量与维修，需要对电阻电容的数值进行测试。

　　本文介绍了一种基于AT89C51单片机和555定时器的数显式电阻和电容测量系统设计方案，然后制作出电路实物，实现系统的功能。系统利用555定时器和待测电阻（或电容）组成多谐振荡器，通过单片机定时器测量555输出信号的周期，根据周期和待测电阻（或电容）的数学关系再计算出电阻（或电容）值，再通过1602液晶显示器将其显示出来。经仿真结果表明该测量系统具有结构简单，方便实用等优点。

　　2.设计方案与原理

　　2.1 设计总方案

　　整个测量系统由单片机最小系统，按键，电阻、电容和555组成的多谐振荡器和液晶显示等几个电路模块组成。如图1所示。

　　

　　2.2 多谐振荡器原理

　　

　　如图2所示，测量电容时，利用555和待测电容CX和电阻R1和R2（R1和R2为已知电阻）等组成多谐振荡器，这样从555的输出端Q将输出周期性方波，接到示波器，如图2（b）所示。该信号不是一个占空比为50%的方波，根据参考文献2，一个周期 T中高电平时间持续时间为：

　　

　　测量电阻时，另用一个555组成一个多谐振荡器电路，将待测电阻RX接在R1的位置（或者将RX和一个已知电阻串联），CX替换成一个已知的电容C.这样一个周期时间为：

　　

　　

　　2.3 单片机计时原理

　　555输出的周期性方波信号送给单片机进行计时，测量出信号的一个周期时间T，再利用上面的数学关系进行计算处理，得到待测的电容或者电阻值。单片机计时的原理是：利用单片机的外部中断0和定时器0.555的输出信号接到单片机的外部中断0引脚 P3.2，将其设置成下降沿触发。当555的输出信号为下降沿时，触发外部中断，开启单片机的定时器0开始计时，直到下一次下降沿到达时，即一个周期到达了，停止计时，这时定时器记下的就是一个周期的时间长度。

　　3.硬件模块设计

　　3.1 单片机最小系统

　　系统核心的控制器采用的是AT89C51单片机，图3所示为单片机最小系统，包括单片机和单片机正常工作需要的晶振电路和复位电路。Proteus中默认单片机电源和地已接好，所以图中省去了。